背景:益生菌制剂(的深加工与长期保藏通常依赖于冷冻干燥技术。然而,在冻干前,发酵液中的活菌浓度较低且含有大量水分,直接冻干效率低下、能耗高,且容易在冰晶形成过程中对菌体造成机械损伤,导致存活率下降。低温真空离心浓缩技术能有效解决这一问题。其原理是在低温和真空双重条件下,通过离心力防止样品暴沸,同时利用真空降低溶剂沸点,使水分在远低于常温的温度下温和蒸发。

此方法能快速、高效地浓缩菌悬液,提高菌体密度,减少后续冻干体积,从而缩短冻干时间,并最大限度地减少因热效应和冰晶生长对益生菌活性的损害,为获得高活性益生菌冻干粉奠定基础。本次实验旨在评估使用低温真空离心浓缩仪对益生菌发酵液进行预浓缩的可行性与初步效果。
实验过程:
1.样品前处理
使用5g酵母粉加入100 mLPBS溶液,使用手持匀浆仪混匀
2.物料准备
准备两个5 mL样品(50 mL离心管)
3.参数设置
打开真空离心浓缩仪,设置参数 1500rpm,时间4h,温度4℃样品管对称放入转子并启动程序。运行约1小时后,观察各管中液体体积均缩减至约3 mL。立即停止程序,释放真空。
4.浓缩过程
打开油泵和冷阱,设置制冷,温度降到-70℃,点击启动,开始离心。实验结束,酵母均直接浓缩成干粉。
实验效果:

实验前后对比图
仪器优势:本次实验成功利用低温真空离心浓缩仪对益生菌发酵液进行了温和的浓缩。
1.工艺有效性
该方法能在较低温度(4℃)下,将样品体积快速浓缩,大大提高了单位体积内的菌体密度,达到了预期浓缩目标。
2.活性保护关键
低温环境与真空条件的结合,避免了传统加热浓缩或常温蒸发可能引起的热胁迫和氧化损伤,初步活菌计数结果表明对益生菌活性的影响较小,证明了该技术用于热敏感生物样品浓缩的优越性。
3.为下游工艺赋能
浓缩后的高浓度菌悬液体积小,有利于后续与冻干保护剂高效混合,并大幅缩短冷冻干燥周期,潜在降低了整体能耗并有望提高最终冻干粉的活菌存活率。

